Name: biophysical assays to probe the mechanical properties of the interphase cell nucleus: substrate strain application and microneedle manipulation
Uploaded: 2011-09-14T12:00:00
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Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health (R01 HL082792 und R01 NS059348) und dem Brigham and Women Hospital Cardiovascular Leadership Group-Award unterstützt.

1. Substrate Belastung Anwendung Die Messung der normalisierten nukleare Belastung umfasst die Vorbereitung der Belastung Gerichte mit transparenten, elastischen Silikon-Membranen als Zellkultur-Oberfläche, Plattieren Zellen auf den Teller, und den Erwerb von Bildern der Zellen vor, während und nach (einachsige oder zweiachsige) Stamm-Anwendung. Herstellung von Silicon-Membran Gerichte und die Einhaltung von Zellen <ol><li> Jeder Stamm Gericht besteht aus einem ...

<ol>
	<li>Friedl, P., Wolf, K., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+mechanics+during+cell+migration.">Nuclear mechanics during cell migration.</a> Curr Opin Cell Biol. 23, 55-64 (2011).</li><li>Mejat, A., Misteli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LINC+complexes+in+health+and+disease.">LINC complexes in health and disease.</a> Nucleus. 1, 40-52 (2010).</li><li>Worman, H. J., Fong, L. G., Muchir, A., Young, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminopathies+and+the+long+strange+trip+from+basic+cell+biology+to+therapy.">Laminopathies and the long strange trip from basic cell biology to therapy.</a> J Clin Invest. 119, 1825-1836 (2009).</li><li>Caille, N., Tardy, Y., Meister, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+strain+field+in+endothelial+cells+subjected+to+uniaxial+deformation+of+their+substrate.">Assessment of strain field in endothelial cells subjected to uniaxial deformation of their substrate.</a> Ann Biomed Eng. 26, 409-416 (1998).</li><li>Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lamins+A+and+C+but+not+lamin+B1+regulate+nuclear+mechanics.">Lamins A and C but not lamin B1 regulate nuclear mechanics.</a> J Biol Chem. 281, 25768-25780 (2006).</li><li>Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+nuclear+shape+and+impaired+mechanotransduction+in+emerin-deficient+cells.">Abnormal nuclear shape and impaired mechanotransduction in emerin-deficient cells.</a> J Cell Biol. 170, 781-791 (2005).</li><li>Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lamin+A/C+deficiency+causes+defective+nuclear+mechanics+and+mechanotransduction.">Lamin A/C deficiency causes defective nuclear mechanics and mechanotransduction.</a> J Clin Invest. 113, 370-378 (2004).</li><li>Verstraeten, V. L., Ji, J. Y., Cummings, K. S., Lee, R. T., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+mechanosensitivity+and+nuclear+stiffness+in+Hutchinson-Gilford+progeria+cells:+effects+of+farnesyltransferase+inhibitors.">Increased mechanosensitivity and nuclear stiffness in Hutchinson-Gilford progeria cells: effects of farnesyltransferase inhibitors.</a> Aging Cell. 7, 383-393 (2008).</li><li>Brooks, S. V., Zerba, E., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injury+to+muscle+fibres+after+single+stretches+of+passive+and+maximally+stimulated+muscles+in+mice.">Injury to muscle fibres after single stretches of passive and maximally stimulated muscles in mice.</a> J Physiol. 488, 459-469 (1995).</li><li>Maniotis, A. J., Chen, C. S., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+mechanical+connections+between+integrins,+cytoskeletal+filaments,+and+nucleoplasm+that+stabilize+nuclear+structure.">Demonstration of mechanical connections between integrins, cytoskeletal filaments, and nucleoplasm that stabilize nuclear structure.</a> Proc Natl Acad Sci. 94, 849-854 (1997).</li></ol>

Substrat-Stamm-Test Dehnungs-Anwendung wurde erfolgreich von uns und anderen Gruppen verwendet werden, um induzierte atomare Verformungen in den Zellen unterzogen, um mechanische Belastungen zu untersuchen und den Beitrag der spezifischen Kernhüllenproteine ​​der nuklearen Steifigkeit zu untersuchen. 4-8 Der Vorteil dieser Technik ist, dass es Sonden mechanischen Eigenschaften Lebensstandard Kerne in ihrer normalen zellulären und Zytoskelett-Umgebung und das Substrat Belastung ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Fibronectin </td><td> Millipore </td><td> FC010 </td></tr><tr><td> MitoTracker Red FM und Green FM </td><td> Invitrogen </td><td> M22425 und M-7514 </td></tr><tr><td> Hoechst 33342 </td><td> Invitrogen </td><td> H3570 </td></tr><tr><td> Hanks Buffered Saline Salz </td><td> Invitrogen </td><td> 14185 </td></tr><tr><td> Phenol frei, DMEM </td><td> Invitrogen </td><td> 21063 </td></tr><tr><td> Rinderfötenserum </td><td> Aleken Biologicals </td><td> FBSS500 </td></tr><tr><td> Penicillin / Streptomycin </td><td> Sigma </td><td> P0781-100ML </td></tr><tr><td> Borosilikatglas mit Filament </td><td> Sutter Instrument </td><td> BF100-78 bis 10 </td></tr><tr><td> Gloss / Gloss unverstärkten Silikon-Folien, 0,005 &quot; </td><td> Sonstige Manufacturing Inc. </td><td></td></tr><tr><td> Dulbeccos Phosphate Buffered Saline </td><td> Invitrogen </td><td> 14200 </td></tr><tr><td> 35 mm Glasboden Kulturschalen (FluoroDish) </td><td> World Precision Instruments, Inc </td><td> FD35-100 </td></tr><tr><td> Braycote 804 Vakuumfett </td><td> Spi liefert </td><td> 05133A-AB </td></tr></tbody></table>

biophysical assays to probe the mechanical properties of the interphase cell nucleus: substrate strain application and microneedle manipulation

In den meisten eukaryotischen Zellen ist der Kern der größten Organelle und ist in der Regel 2 bis 10 mal steifer als die umgebenden Zytoskeletts, folglich tragen die physikalischen Eigenschaften des Kerns wesentlich zur umfassenden biomechanischen Verhalten von Zellen unter physiologischen und pathologischen Bedingungen. Zum Beispiel bei der Migration von Neutrophilen und eindringende Krebszellen, nukleare Steifigkeit kann ein großes Hindernis bei der Extravasation oder Durchfahrt durch Engstellen im Gewebe darstellen. 1 Auf der anderen Seite erfordert der Kern der Zellen in mechanisch aktive Gewebe wie Muskeln ausreichende strukturelle Unterstützung standhalten repetitive mechanische Beanspruchung. Wichtig ist, dass der Kern fest in der zellulären Architektur integriert, es ist physikalisch mit dem umgebenden Zytoskelett, das eine entscheidende Voraussetzung für die intrazelluläre Bewegung und Positionierung des Kerns, zum Beispiel in polarisierten Zellen, synaptische Kerne an neuromuskulären Synapsen verbunden ist, oder bei der Migration von Zellen. 2 Nicht überraschend, dass Mutationen in Kernhüllenproteine ​​wie Lamine und nesprins, die eine entscheidende Rolle spielen bei der Bestimmung nuklearen Steifigkeit und nucleo-Zytoskelett-Kopplung, wurden kürzlich in einer Reihe von menschlichen Krankheiten, darunter ausgewiesen Emery- Dreifuss Muskeldystrophie, Körper-Muskeldystrophie und Kardiomyopathie. 3 Um die biophysikalischen Funktion der verschiedenen Kernhüllenproteine ​​und die Wirkung der spezifischen Mutationen zu untersuchen, haben wir experimentelle Methoden, um die physikalischen Eigenschaften des Kerns in einzelnen lebenden Zellen Studie entwickelt unterzogen, um globale oder lokale mechanische Störung. Mess-induzierte atomare Verformungen in Reaktion auf genau angewendet Substrat Belastung Anwendung liefert wichtige Informationen über die Verformbarkeit des Kerns und ermöglicht quantitative Vergleich zwischen verschiedenen Mutationen oder Zelllinien Mangel für bestimmte Kernhüllenproteine. Lokalisierte Zytoskelett-Dehnungs-Anwendung mit einer Mikronadel wird verwendet, um diesen Test zu ergänzen und zusätzliche Informationen über die intrazelluläre Kraftübertragung zwischen dem Kern und dem Zytoskelett Ertrag. Studieren nuklearen Mechanik in intakten lebenden Zellen erhält die normale intrazelluläre Architektur und vermeidet mögliche Artefakte, die entstehen, wenn die Arbeit mit isolierten Kernen kann. Darüber hinaus präsentiert Substrat Belastung Anwendung ein gutes Modell für die physiologischen Stress, der durch Zellen in Muskel oder anderen Geweben (zB vaskuläre glatte Muskelzellen Schiff Belastungen ausgesetzt) ​​erlebt. Schließlich, während diese Werkzeuge wurden in erster Linie die nukleare Mechanik Studie entwickelt, können sie auch angewendet, um die Funktion des Zytoskelett-Proteine ​​und Mechanotransduktion Signalisierung zu untersuchen.

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Biophysical Assays to Probe the Mechanical Properties of the Interphase Cell Nucleus: Substrate Strain Application and Microneedle Manipulation

Wir stellen zwei unabhängige, Mikroskop-basierten Tools zur induzierten Nuklear-und Zytoskelett-Verformungen in Einzel-, Wohn adhärente Zellen in Reaktion auf die globale oder lokale Dehnung Anwendung zu messen. Diese Techniken werden verwendet, um nukleare Steifigkeit (dh, Verformbarkeit) zu ermitteln und intrazellulären Kraftübertragung zwischen dem Kern und dem Zytoskelett-Sonde.

Biophysikalische Assays auf die mechanischen Eigenschaften der Interphase Zellkern Probe: Substrat Dehnungs-Anwendung und Mikronadel Manipulation

In most eukaryotic cells, the nucleus is the largest organelle and is typically 2 to 10 times stiffer than the surrounding cytoskeleton; consequently, the ...

Research

JoVE Journal

Biology

Mechanical Stimulation of Stem Cells Using Cyclic Uniaxial Strain

Mechanische Stimulation von Stammzellen unter Verwendung cyclischer uniaxiale Dehnung

The role of mechanical forces in the development and maintenance of biological tissues is well documented, including several mechanically regulated ...

Forschung

Biologie

Purification of the M. magneticum Strain AMB-1 Magnetosome Associated Protein MamA&Delta;41

Purification of the M. magneticum Strain AMB-1 Magnetosome Associated Protein MamAÃƒÅ½Ã¢â‚¬Â41

Die Reinigung des M. magneticum Stamm AMB-1 Magnetosom assoziierten Protein MamAΔ41

Magnetotactic bacteria comprise a diverse group of aquatic microorganisms that are able to orientate themselves along geomagnetic fields. This behavior is ...

Photobleaching Assays (FRAP &amp; FLIP) to Measure Chromatin Protein Dynamics in Living Embryonic Stem Cells

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Photobleaching Assays (FRAP &amp; FLIP) zu Chromatin Protein Dynamics in Living embryonalen Stammzellen Measure

Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) and Fluorescence Loss In Photobleaching (FLIP) enable the study of protein dynamics in living cells with ...

Pharmacological and Functional Genetic Assays to Manipulate Regeneration of the Planarian Dugesia japonica

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Pharmakologische und Functional genetischen Tests zu manipulieren Regeneration der Planarien Dugesia japonica</em

Free-living planarian flatworms have a long history of experimental usage owing to their remarkable regenerative abilities1. Small fragments excised from ...

Selective Capture of 5-hydroxymethylcytosine from Genomic DNA

Selektive Aufnahme von 5-Hydroxymethylcytosin aus genomischer DNA

5-methylcytosine (5-mC) constitutes ~2-8% of the total cytosines in human genomic DNA and impacts a broad range of biological functions, including gene ...

Super-resolution Imaging of the Bacterial Division Machinery

Super-Resolution Imaging der Bakterien Abteilung Machinery

Bacterial cell division requires the coordinated  assembly of more than ten essential proteins at midcell1,2. Central  to this process is the formation of ...

Application of an In vitro DNA Protection Assay to Visualize Stress Mediation Properties of the Dps Protein

Application of an In vitro DNA Protection Assay to Visualize Stress Mediation Properties of the Dps Protein

Anwendung eines<em&gt; In-vitro-</em&gt; DNA-Schutz-Assay, um Stress Mediation Eigenschaften des DPS-Protein Visualisieren

Oxidative stress is an unavoidable byproduct of  aerobic life.  Molecular oxygen is  essential for terrestrial metabolism, but it also takes part in many ...

The Cell-based L-Glutathione Protection Assays to Study Endocytosis and Recycling of Plasma Membrane Proteins

Die Cell-basierten L-Glutathion Schutz Assays zur Endozytose und Recycling von Plasmamembranproteinen Studieren

Membrane trafficking involves transport of proteins from the plasma membrane to the cell interior (i.e. endocytosis) followed by trafficking to lysosomes ...

Probe-based Real-time PCR Approaches for Quantitative Measurement of microRNAs

Sonde-basierte Echtzeit-PCR Ansätze zur quantitativen Messung von microRNAs

Probe-based quantitative PCR (qPCR) is a favoured method for measuring transcript abundance, since it is one of the most sensitive detection methods that ...

Sequential Application of Glass Coverslips to Assess the Compressive Stiffness of the Mouse Lens: Strain and Morphometric Analyses

Sequential Anwendung von Glasplättchen die Drucksteifigkeit der Maus Objektiv zu beurteilen: Stamm und morphometrische Analysen

The eye lens is a transparent organ that refracts and focuses light to form a clear image on the retina. In humans, ciliary muscles contract to deform the ...